又涨？！2021年光伏硅料行业研究报告

5月10日，中环股份全面提高了硅片报价，与此前4月27日（175／170μm厚度）的硅片报价相比，G12上涨0.6元，M6/G1上涨0.33元，涨幅分别为9%、8%与8.3%。近期硅料价格仍然维持上涨态势，有知情人士透露，硅料长协价格已经超过160元/kg，现货散单更是来到170-180元/kg的水平！

(中环硅片最新报价，来源：光伏们)

2021年硅料行业如何发展？

硅料供需持续偏紧，下半年涨价动力依然强劲。硅料位于光伏产业链的 上游，资金和技术壁垒高、产能扩产周期长，意味着一旦紧缺需要通过 较长时期的等待才会有新产能释放去平衡供求关系。在硅料需求方面， 我们认为 2021 年光伏新增装机需求将超 170GW，对应硅料需求将达到 57.65 万吨/年。在供给方面，2021 年底全球硅料名义产能 67.4 万吨，由 于新增产能还需进行产能爬坡，且大部分均在年底投产，对 2021 年硅 料产出贡献有限，因此 2021 年硅料的有效产能约为 58.5 万吨，供应能 力增长有限。预计 2021 年全年硅料价格将维持高位，硅料供应紧缺的 局面将延续到 2022 年上半年。

价格传导性强，硅片环节保持稳定盈利能力。光伏产业各环节毛利率呈 现出中间低两边高的“微笑”曲线，价格波动下各环节利润重新分配。随着硅料价格的上涨，光伏制造产业链各环节展现出不同的承压能力， 硅片环节承压能力较强，可以迅速通过调价进行价格传导。今年以来， 硅片厂家三次上调价格，将上游原材料涨价的压力悉数向下游传导，保 持稳定的盈利能力。电池组件环节承压，价格博弈激烈。由于 2020 年底的光伏玻璃价格上 涨已经将组件厂家利润压缩至冰点，因此组件厂商只能通过减产来与上 游电池环节进行博弈，压缩电池环节利润空间。受硅片端价格上涨的影 响，电池端涨价意愿较强，但从目前博弈的结果来看，电池环节利润压 缩较为明显，电池环节将成为该轮价格上涨周期中“最受伤”环节。碳中和背景下装机需求旺盛，电站端让出利润值。光伏产业链价格波动 的传导最终将落在电站端。在“碳中和”、“碳达峰”目标和国家能源战略 转型的政策指引下，各大央企纷纷制定出了企业碳达峰计划，国内电站 企业纷纷下调投资回报率门槛，重点保障装机增长。未来在光伏项目投 资决策上，电站企业需要考虑经济性和政策性的综合作用。目前多家大 型央企均下调了光伏项目全投资回报率门槛指标，全投资 IRR 从之前的 8%调整至最低 6.5%甚至 6%。预计下半年光伏装机量或创新高，全年光 伏需求保持高景气度不变。

1 行业门槛高，头部企业称霸硅料市场

1.1 起于海外，兴于国内，中国成为硅料供应大国
硅料的生产技术起源于德国西门子，因此又叫西门子法。1955 年，西门子公司成功 开发了利用氢气还原三氯硅烷在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术，并于 1957 年开始了 工业规模的生产，至今该生产方法已经沿用半个多世纪。早期硅料生产的技术核心主要掌握在发达国家手中，欧美“双反”以来，随着硅料 国产化进程的加速，我国已经逐渐摆脱原材料受控的局面。2008 年以前国内多晶硅产量 占全球产量不足 10%，我国的光伏产业高度依赖于硅料进口，导致国内光伏产业长期受 制海外硅料企业。2012 年欧美“双反”时期，我国的光伏制造业受到严重打击。此后， 多晶硅料生产的国产化进程加速，国内企业纷纷开始布局多晶硅产能，通过不断的探索 和研发，逐渐掌握多晶硅料生产的核心技术，并利用企业自身精细化管理，西部地区低 电价，低人工成本等优势，不断降低多晶硅料生产成本，带动国内多晶硅产量及占比持 续提升。国产化进程加速，全球多晶硅供应格局发生逆转。2016 年国内多晶硅产量 19.3 万 吨，占世界总产量的一半以上，多晶硅供应格局发生逆转， 2018 年底，全球多晶硅的 名义产能为 59.8 万吨，其中，国内多晶硅企业的名义产能为 38.8 万吨/年，海外产能为 21 万吨；2019 年上半年，全球多晶硅的名义产能为 64.2 万吨，其中国内的多晶硅的名 义产能为 43.3 万吨，海外产能为 20.9 万吨，全球多晶硅产业向中国转移的趋势越发明 显，我国多晶硅料进口需求不断下降。到 2020 年，国内多晶硅名义产能 44 万吨，产量 达到 39.6 万吨，占世界总产量的 73%，我国彻底摆脱了光伏原材料受控制的局面。多晶硅料按照产品纯度的不同，可分为工业硅、冶金级多晶硅、太阳能级别多晶硅、 及电子级别多晶硅。用于光伏生产的是太阳能级多晶硅，一般纯度在 6N~9N 之间，国 标根据具体的参数差异将太阳能级多晶硅分为太阳能一级、太阳能二级、太阳能三级。电子级别的多晶硅对于产品纯度要求更高，一般要求 9N 以上。到目前为止，主要的高 纯多晶硅生产方法还是西门子法，即用三氯氢硅还原法对工业硅（纯度 95%-99%）进一 步提纯而来。其生产工艺原理主要是使用氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢 硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行 CVD 反 应得到高纯多晶硅。目前主流硅料生产企业所使用的改良西门子法是对传统西门子法工艺的升级和完善，它在原来工艺的基础上，增加还原尾气干法回收系统、四氯化硅氢化工艺，实现闭 路循环，具备节能，降低物耗、减少污染的优点，而且生产过程中一般不产生硅粉，有 利于连续操作，有效降低硅料生产成本。国内硅料生产企业通过不断的技术研发，对传 统西门子法进行改进升级，已经掌握了最新核心技术。改良西门子法成为目前生产多晶 硅最为成熟、投资风险最小、最容易扩建的工艺。1.2 行业门槛高，头部企业地位难以撼动高纯多晶硅料的生产具有化工行业的属性，具有高载能、高技术壁垒、资金密集、 扩产周期长、寡头集中的特点。高载能：使用改良西门子法生产多晶硅的综合电耗包括合成、电解制氢、精馏、还 原、尾气回收和氢化等环节的电力消耗，属于高耗能的行业。2020 年多晶硅综合电耗为 66kwh/kg-si,占到整个生命周期电耗量的 60%左右，硅料中电力成本占比达到 30%-40%。早期受制于国外多晶硅技术封锁，综合生产能耗在 350kWh/kg 左右，由于这一不成熟的 技术指标，多晶硅行业则被长期戴上了“高耗能”的帽子。但是，国内多晶硅企业在困 境中攻坚克难，通过各种途径节能降耗、降本增效，行业技术经济指标不断提升。综合电耗已从 2007 年的 350kWh/kg 降低到 2020 年的 66kWh/kg 以下，降幅达到 80.0%，先 进企业的多晶硅生产综合电耗已达到 63kWh/kg 以下。高技术壁垒：硅料环节存在技术壁垒，主要表现在生产工艺复杂，安全性和环保要 求较高，进入门槛高。早期技术被国外垄断，2012 年欧美“双反”以来，我国逐渐加大 了对硅料环节的研发和生产投入，实现了设备工艺的国产化，但由于行业技术壁垒仍然 存在，过去五年来硅料环节仅有一家新进入企业，生产技术革新速度与下游电池组件制 造相比相对较慢。资金密集：硅料产线投资成本为 8-10 亿元/万吨左右，是整个产业链中资金投资最 大的环节，且能耗高，适合投资的地点较少。扩产时间长：多晶硅扩产时间在 12-18 个月，产能爬坡期在 3-6 个月，而下游硅片、 电池环节扩产时间在 6-8 个月左右，爬坡期在 1-2 个月左右，多晶硅扩产周期远高于下 游环节，当下游需求出现快速增长时，容易产生产能失配问题。寡头集中：头部企业占据绝大多数的市场份额。早期多晶硅技术掌握在国外企业手 中，自 2005 年开始，受太阳能级多晶硅市场需求影响，国内资本开始大举进入多晶硅 领域，多晶硅产业规模迅速扩大。目前生产多晶的企业主要有国内企业保利协鑫、通威 股份（四川永祥）、新特能源、新疆大全等，国外企业韩国 OCI、德国 Wacker 等。目前 全球大部分产能都在我国，头部产能集中，CR4 能达到 72%以上。

2 2021 年硅料供需失衡，拥硅为王时代再度开启

2.1 硅料供应：行业壁垒致使硅料扩产缓慢
2019 年在硅料价格持续阴跌的情况下各企业并未制定扩产计划，且海外 OCI 先 后关停韩国两家多晶硅工厂（总产能从 7.9 万吨滑落至 3.2 万吨），硅料产业处于下行 周期，硅料产能持续减少。2020 年下半年受新疆安全事故及四川洪水等多起事件的影响， 硅料产能紧缺，硅料价格急速反弹，叠加下游需求旺盛因素，保利协鑫、通威、大全等 企业相继公布硅料扩产计划，但受限于扩产周期，产能爬坡等因素，新建产能需在 2021Q4 到 2022 年得以释放。2020 年，国内硅料总产能 44 万吨，受下半年多起事故影响，全年总产量在 39.2 万 吨，进口量约 10 万吨，保障了当年 161GW 硅片的生产需求。2021 年保利协鑫计划新 增颗粒硅产能 5.4 万吨，其中 2 万吨于 2021 年 6 月底投产，3.4 万吨于 2021 年 12 月投 产。通威乐山二期 3.5 万吨，保山一期 4 万吨棒状硅预计 2021 年 11 月投产。2021 年底 全球硅料名义产能 67.4 万吨，由于新增还需进行产能爬坡，且大部分均在年底投产，对 2021 年硅料产出贡献有限，因此 2021 年硅料的有效产能约为 58.5 万吨，供应能力增长 有限。2.2 硅料需求：碳中和带来光伏发展正周期一直以来，光伏行业既有成长性的潜力又有周期性的魅力，其成长性是基于绿色 可持续发展的本质，而周期性则是由于政策变化、贸易战争、技术更迭所导致。光伏行 业在经历了“欧美双反”、“扩大内需”、“补贴退坡”、“单晶变革”等多次大起大 落后进入了“平价时代”，在全球“碳中和”的引导下，迎来发展正周期。2020 年是巴黎气候大会 5 周年，各国相继提出“碳中和”目标。2020 年 1 月 14 日，欧盟委员会公布可持续欧洲投资计划，推出公平转型机制，助力欧洲绿色协议顺利 实施，在 2050 年实现“碳中和”目标，将净碳排放量降至零；10 月，韩国和日本也相 继宣布 2050 年的“碳中和”目标。11 月，拜登当选美国总统承诺上台后促进美国重回 《巴黎协定》，并在 2050 年实现“净零排放”；12 月，中国领导人在气候雄心峰会上 表示，中国要在 2060 年实现碳中和。各主要经济体与碳排放大国的“碳中和”目标使 得全球经济将全面进入以低碳可持续发展为核心的国际新格局。为了实现碳中和目标， 煤炭、石油等石化能源占比将逐渐降低，光伏、风电等清洁能源将推动全球能源结构转 变，并定义全球能源新格局。根据我国最新的“碳达峰”发展目标，到 2030 则年我国非石化能源占一次能源消费的比重 达 25%，2025 年要占到 20%左右，年均增速约为 0.8%；根据国家能源局下发的可在生 能源电力非水消纳责任权重预期目标建议，2021 年我国非水可再生能源发电量在电力 总量中的占比可达到 12.7%。按照以上指标进行测算，预计我国 2021 年光伏新增装机 将达到 63GW 左右，其中地面平价项目约 48GW(包括竞价结转、大基地及普通平价项 目)，分布式项目约 15GW。国外装机需求：尽管在 2021 年，全球光伏市场仍然面对疫情等不稳定因素，但按 照《巴黎协定》和全球可持续发展的要求，各国仍然把控制气候变化，发展光伏等清洁 能源放在重要位置，国外市场将呈现多点开花局面，预计 2021 年全球光伏装机增长将 达到 170-190GW。欧盟：在经济衰退环境下，欧盟各国推进“绿色复苏”计划，将清洁能源作为经济 复苏的重要手段，英国、德国、荷兰等国家纷纷加大清洁能源领域投资，通过发展光伏 等清洁能源产业，拉动投资，促进就业，从而刺激经济复苏，预计欧盟装机量将超过 20GW。印度：印度市场是亚洲地区最具增长潜力的市场，2020 年由于疫情失控，光伏装 机预计约为 8.9GW，较 2019 年出现明显下滑，装机量不足 4GW，2021 年，在疫情能够 得到有效控制的情况下，预计装机能够恢复至 12GW 以上。美国：美国是光伏装机增速仅次于中国的第二大市场，根据特朗普政府此前提交 的退出《巴黎协定》的通知，2020 年 11 月 4 日，美国正式退出《巴黎协定》。然而随 着美国大选的尘埃落定，拜登在此次大选中获得胜利，根据拜登在参选之初的承诺，美 国将重返《巴黎协定》，并设定 2050 年“净零排放”的目标，创建清洁能源出口和气候 投资计划，促进美国成为世界清洁能源的超级大国，根据拜登所设定目标，未来五年内 美国平均光伏装机增长将达到 30GW/年。新兴市场：包括中欧、中东、拉丁美洲、东南亚、南非等地区在内的新兴市场未来 几年光伏将迎来上升期，地理条件、政策支持将使装机需求增幅较大，呈现光伏市场多 点开花的景象。2.3 硅料供需平衡测算：硅料紧平衡贯穿全年2021 年，大尺寸、高功率将成为光伏新技术的发展方向，通过增加硅片尺寸，可 以大幅降低下游支架、线缆、逆变器等单瓦成本。根据中国光伏行业协会的预测，2021 年大尺寸市场占有率将迅速提高，166、182、210 尺寸的市占率将分别达到 34%、33% 和 26%。按照目前不同尺寸硅片的每公斤硅料出片数量进行测算，单瓦加权平均硅耗量 约为 2.77g/W，随着我国光伏装机容配比的放开，考虑 1.2 的装机容配比，170GW 光伏 装机的组件需求量约为 204GW，对应全年硅料需求 57.65 万吨，意味着 2021 年所有的 硅料企业必须达到 100%的产能利用率，才能勉强满足下游电站端的装机需求。若考虑 当下游装机需求超预期发展，或供给端硅料企业设备集中检修，停产等突发事件，将会 出现供不应求的情况，硅料紧平衡贯穿全年，拥硅为王的时代再度开启。2.4 硅料价格走势：供需失衡，硅料价格持续上涨。硅料订单全部签出，硅料价格持续上涨。进入 2021 年以来，所有硅料厂家都开足 马力进行生产，尽管 1 月硅料单月产量已达 3.64 万吨，环比增加 6.7%，但仍有部分企 业 1 月订单未能如期完成交货。目前硅料 4 月订单已经也全部签出，部分订单甚至将执 行到 5 月初。1 月以来硅料价格连续调涨，单晶致密料价格从去年底的 8.2 万元/吨上涨 至 3 月的 11.7 万元/吨，涨幅达 42%。多因素导致硅料供应紧张。（1）实际需求：全球碳中和背景下，行业需求旺盛， 全球政策向好。根据彭博新能源财经（BNEF）的预测，大多数国际市场的项目活动蓬勃 发展，今年或会安装高达 209GW 的太阳能光伏项目。目前大多数国家都制定出了碳中 和目标，但是实际上还没有人能真正了解到该如何实现这一目标，显而易见的起点就是 大量建设可再生能源项目，需求旺盛是造成硅料供应紧张的首要因素。（2）囤货心理：硅料供应紧张的情绪蔓延到全行业，下游企业增加了囤货需求，一些海外中间商囤货放 大了市场需求，硅料需求超出实际需求。（3）库存不足：由于 2020Q4 光伏单季度装机 高达 29.4GW，创下历史记录，抢装潮下各企业硅料库存已经消耗殆尽。2021Q1 下游电 站企业仍然存在大量补装需求，造成硅料企业 1 月份交货困难，供应短缺。（4）扩产缓慢，由于硅料技术壁垒高，扩产周期长，一般建设期需要 12 月左右，产能爬坡需要 6 月 左右，扩产速度与需求增速严重失衡，造成供给短缺。下半年涨价动力依然强劲。为避免硅料断供的风险，龙头硅片厂家提前锁定硅料 供应，多家企业签订硅料长单，以期锁定硅料供应。据统计，亚洲硅业、江苏中能、新 疆协鑫新能源、新疆大全、通威股份、新特能源五大硅料巨头已签出 86.73 万吨硅料， 折合到 2021 年约 22.6-23.7 万吨，占到五大巨头 2021 年硅料总产能的 79%。但长单的 签订只是供应量的保证，并不意味着价格的锁定，已签订长单的下游硅片企业仍需按月 商定采购价格，未提前进行战略布局的企业将面临上游原材料断供的风险。因此长单模 式在硅料供应紧张的局面之下，下游企业的核心诉求已经聚焦于保供应上面，对硅料价 格的敏感度相应降低。此外，根据以往的光伏并网装机增量的经验，下半年通常是光伏 装机的旺季，预计今年下半年装机量是上半年的 1.5-2 倍，届时需求的进一步增加将成 为硅料涨价的强劲动力，需求刺激下硅料价格将进一步走高。

3 硅料涨价相关影响

上游原材料短缺导致的价格上涨，必然会引起全行业各产业的利润分配变化，我们认为硅料价格的上涨首先直接利好的是上游的硅料生产企业，其次是具备供应链优势， 手握硅料供应长单的一体化龙头企业，而对下游的电池片和组件环节的利润都存在一定 的负面影响。
3.1 光伏产业价值链呈现微笑曲线我们对目前产业链各环节的毛利率进行分析，绘制出平滑的毛利率曲线，曲线呈 现出两端高中间低的光伏产业价值链微笑曲线，通过微笑曲线可以意识到光伏行业当前 的竞争形态。1.上游端硅料、硅片端产业集中度高，国内竞争程度小，毛利率高。硅料环节，排 名前五的企业产量约为 37 万吨，约占国总产量的 85%，硅片环节，排名前五的企业产 量为 97.96GW，约占全国总产量的 72.8%，市场趋向寡头垄断型。2.中游电池和组件环节市场集中度低，附加价值低，毛利率低。电池环节，排名前 五的企业产量约为 41.2GW，约占全国总产量的 37.9%。组件环节，排名前五的企业产 量约为 42.2GW，约占全国总产量的 42.8%，市场偏向于竞争形态。3.下游电站端不属于制造业环节，主要以大型央企、国企的投资运营为主，对企业 的资源获取能力要求较高，市场集中度较高，毛利率高，增值能力稳定，通常受国家政 策和电力消纳问题影响较大。从行业集中度和微笑曲线来看，硅片环节具备较强的议价能力，硅料涨价对硅片 环节影响较小。而电池和组件环节作为光伏微笑曲线的最低点，将会受到上游涨价和下 游压价的双重压力，成为受原材料涨价影响最严重的环节。

4 历史重现，价格波动下产业价值链重新分配

4.1 价格波动下光伏制造环节价值链重新分配

今年以来，在全球碳中和背景下，行业普遍对 2021 年新增装机预期较高，硅料成 为光伏行业最热话题，同时下游电池组件厂家为了提高市场占有率竞相扩产，导致产业 链结构性失衡，引发了产业链对硅料供应的担忧，需求因素和囤货因素的叠加导致硅料 价格不断上涨，引起下游产业链连锁反应，产业链全线涨价。由于各环节产业集中度以 及竞争格局不同，导致各环节利润边际变化出现明显差异。

硅片端行业集中度高，龙头企业皆通过长单提前锁定了硅料供应，悉数传导价格 压力。在经历了硅料环节多次涨价以后，硅片环节自 2 月 25 日起开始跟涨，先后三次 上调价格，平均价格上涨 12%。手握长单的硅料龙头企业从容应对原材料涨价风波，并 将价格压力悉数传导至下游环节。

电池和组件端腹背受敌，价格趋势仍然向下。过去多年来，受益于技术进步和规模 化成本降低，组件价格一直处于下降的趋势。对于电站投资商来说，今年组件价格不降 反升，打乱了投资商的投资计划和建设节奏。今年是全面平价的第一年，除了组件价格， 投资商还要面对失去保护的上网小时数、高比例市场化交易，竞争性配置消纳指标等挑 战。目前除了华电集团以外，其余几大集团的 2021 年度光伏招标均未展开，短期内下 游需求未得到释放，组件价格上涨动力不足。

组件端无降价空间，电池端利润降幅较大。由于 2020 年底的光伏玻璃价格上涨已 经将组件厂家利润压缩至冰点，因此组件厂商只能通过减产来与上游电池环节进行博弈， 压缩电池环节利润空间，受硅片端价格上涨的影响，电池段涨价意愿较强，但从博弈的 结果来看，下游组件端并不买账。经过硅片的多轮涨价以后，电池片价格依然难以向下 传导，电池端毛利已经从年初的单瓦 0.17 元下降至 3 月的 0.08 元。电池环节利润压缩 幅度最大，毛利率从年初的 19.53%压缩到了三月的 5.83%。电池环节将加速出清，落后 的电池产能将遭淘汰。

4.2 碳中和背景下装机需求旺盛，电站端让出利润值

光伏产业链价格波动的传导最终将落在电站端，2020 年在全行业降本增效的共同 努力下，电站端平价上网已全面实现。2021 年在全球碳中和背景下，下游电站需求持续 旺盛，控制电站装机量的主要指标将是电站投资收益率，而组件供应价格则成为了影响 电站企业决策的关节指标。

国内电站企业纷纷下调投资回报率门槛，重点保障装机增长。在“碳中和”、“碳达 峰”目标和国家能源战略转型的政策指引下，各大央企纷纷制定出了企业碳达峰计划, 国 网、南网先后发布碳达峰、碳中和行动方案，国网提出 2030 年经营区域内新能源装机 达到 10 亿千瓦以上（截止 2020 年底为 4.5 亿千瓦），南网提出 2030 年新能源装机达到 2.5 亿千瓦（截止 2020 年底为 0.5 亿千瓦），这意味着国网+南网未来十年年均新增装机 将达到 75GW 以上。国家能源集团、国家电投、中国华能、中国华电、大唐集团、三峡 集团等央企十四五期间光伏保守装机量已经超过 170GW。因此，未来在光伏项目投资决策上，电站企业除了考虑项目投资收益率指标以外 还需考虑并网指标以及业绩指标的压力，光伏电站的投资决策并非单一依靠投资回报率 指标，而是需要考虑经济性和政策性的综合作用。目前多家大型央企均下调了光伏项目 全投资回报率门槛指标，全投资 IRR 从之前的 8%调整至最低 6.5%甚至 6%。

我们通过电站端 IRR 来反向计算硅料价格上涨空间，以山东某 200MW 光伏项目 为例进行光伏电站投资收益率测算,如果电站企业可接受最低全投资 IRR 在 6.58%，则 对应系统投资价格约 3.73 元/W,目前电站系统 BOS 成本约为 2 元/W，对应组件价格约 1.73 元/W。按照 2020 年 3 月光伏产业价值链分配情况进行测算，对应硅料价格为 130 元/kg。因此电站端投资回报率门槛的下调，将为硅料环节腾出价格上涨的空间。预计下半年光伏装机量或创新高，全年光伏需求保持高景气度不变。

来源：王帅 首创证券

今日科普：容配比：光伏电站的组件容量与逆变器额定容量之比。

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